Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc nền và thiết kế xử lý nền đất yếu đoạn tuyến từ km42 + 600 km52 + 000 thuộc dự án nâng cấp quốc lộ 39

Để đạt được mục đích và nội dung nghiên cứu đặt ra, các phương pháp nghiên cứu sử dụng bao gồm: - Phương pháp hệ thống hóa, phân tích và tổng hợp tài liệu; - Phương pháp phân tích hệ thố

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

TRẦN XUÂN DƯƠNG

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC NỀN VÀ THIẾT KẾ XỬ

LÝ NỀN ĐẤT YẾU ĐOẠN TUYẾN TỪ KM42+600 - KM52+000

THUỘC DỰ ÁN NÂNG CẤP QUỐC LỘ 39

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI – 2015

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

TRẦN XUÂN DƯƠNG

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC NỀN VÀ THIẾT KẾ XỬ

LÝ NỀN ĐẤT YẾU ĐOẠN TUYẾN TỪ KM42+600 - KM52+000

THUỘC DỰ ÁN NÂNG CẤP QUỐC LỘ 39

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ này là công trình nghiên cứu của bản thân Các số liệu kết quả trình bày trong luận văn này là đúng sự thật, có nguồn gốc rõ ràng, và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào

Hà Nội, ngày tháng năm 2015

Trần Xuân Dương

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 7

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

3 Mục tiêu của đề tài 2

4 Nội dung nghiên cứu 2

5 Phương pháp nghiên cứu 2

6 Cơ sở tài liệu 3

7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3

8 Cấu trúc của luận văn 3

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU, CẤU TRÚC NỀN ĐẤT YẾU 4

1.1 Khái nệm về đất yếu, cấu trúc nền đất yếu 4

1.2 Các nghiên cứu về đất yếu và xử lý đất yếu 6

1.2.1 Trên thế giới 6

1.2.2 Ở Việt Nam 8

1.3 Một số sự cố điển hình khi xây dựng đường trên nền đất yếu ở Việt Nam 10

1.3.1 Mất ổn định lún 10

1.3.2 Mất ổn định trượt 12

CHƯƠNG II ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN KHU VỰC THÁI BÌNH VÀ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH ĐOẠN TUYẾN NGHIÊN CỨU 15

2.1 Đặc điểm tự nhiên khu vực Thái Bình 15

2.1.1 Vị trí địa lý 15

2.1.2 Địa hình, địa mạo 15

2.1.3 Khí hậu 16

2.1.4 Thủy văn 16

2.1.5 Địa chất Đệ Tứ 20

2.1.6 Địa chất thủy văn 23

2.2 Điều kiện ĐCCT đoạn tuyến từ Km42+600 đến Km52+000 thuộc QL39 26

2.2.1 Địa hình - địa mạo 26

2.2.2 Địa tầng và tính chất cơ lý 26

2.2.3 Nước dưới đất 31

CHƯƠNG III PHÂN CHIA CẤU TRÚC NỀN ĐOẠN TUYẾN NGHIÊN CỨU 32 3.1 Cơ sở phân chia cấu trúc đất nền 32

3.2 Phân chia cấu trúc nền đoạn tuyến từ km42+600 đến km52+000 thuộc QL39 34 3.2.1 Kiểu cấu trúc nền I 34

3.2.1.1 Phụ kiểu cấu trúc nền IA 34

3.2.1.2 Phụ kiểu cấu trúc nền IB 35

3.2.2 Kiểu cấu trúc nền II 35

3.3 Đánh giá ổn định các kiểu cấu trúc nền 36

3.3.1 Đặc điểm và các thông số kỹ thuật của đoạn tuyến đường 36

3.3.2 Lựa chọn mặt cắt tính toán 37

3.3.3 Ổn định của nền đường đắp trên đất yếu 38

3.3.4 Ổn định về biến dạng 43

3.4 Nhận xét 54

CHƯƠNG IV LUẬN CHỨNG VÀ THIẾT KẾ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU ĐOẠN KM42+600 ĐẾN KM52+000 THUỘC QUỐC LỘ 39 56

4.1 Một số giải pháp xử lý nền đất yếu thường sử dụng cho xây dựng đường ở Việt Nam 56

4.2 Luận chứng chọn giải pháp xử lý đất yếu 64

4.3 Thiết kế xử lý nền đất yếu 65

4.3.1 Thiết kế xử lý nền đường phụ kiểu cấu trúc nền IA bằng bấc thấm 65

4.3.2 Thiết kế xử lý nền đường phụ kiểu cấu trúc nền IB bằng cọc cát 81

4.3.3 Yêu cầu kỹ thuật 91

4.3.3.1.Vật liệu 91

4.3.3.2.Quan trắc địa kỹ thuật 93

4.3.3.3 Thi công 98

KẾT LUẬN 104

TÀI LIỆU THAM KHẢO 105

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

CPTU Thí nghiệm xuyên có tính đo áp lực nước lỗ rỗng

SPT Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn

a1-2 cm2/kG Hệ số nén lún của đất với khoảng áp lực nén 1-2kG/cm2

z kG/cm2 Áp lực tiền cố kết

Eo kG/cm2 Mô đun tổng biến dạng

s g/cm3 Khối lượng riêng của đất

c g/cm3 Khối lượng thể tích khô của đất

w g/cm3 Khối lượng thể tích tự nhiên của đất

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1 Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý lớp 1 27

Bảng 3.2 Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý lớp 2 28

Bảng 3.3 Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý lớp 3 29

Bảng 3.4 Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý lớp 4 30

Bảng 3.5 Ứng suất phụ thêm, ứng suất bản thân dưới tim nền đường phụ kiểu IA 45

Bảng 3.6 Kết quả tính lún cố kết tại tim nền đường phụ kiểu IA 46

Bảng 3.7 Ứng suất phụ thêm, ứng suất bản thân dưới tim nền đường phụ kiểu IB 48

Bảng 3.8 Kết quả tính lún cố kết tại tim nền đường phụ kiểu IB 49

Bảng 3.9 Ứng suất phụ thêm, ứng suất bản thân dưới tim nền đường kiểu II 51

Bảng 3.10 Kết quả tính lún cố kết tại tim nền đường kiểu II 52

Bảng 4.1 Độ cố kết Uv theo nhân tố thời gian Tv 67

Bảng 4.2 Các thông số kỹ thuật của loại bấc thấm Mebradrain 73

Bảng 4.3 Các tính chất cơ học của bấc thấm Mebradrain 73

Bảng 4.4 Số lượng bấc thấm 75

Bảng 4.5 Các giá trị hệ số an toàn F với chiều cao đắp Hđ1 =2,25m …….……… 76

Bảng 4.6 Các giá trị hệ số an toàn F với chiều cao đất đắp Hđ2= 2,78m 77

Bảng 4.7 Chiều cao đất đắp cho từng giai đoạn 78

Bảng 4.8 Thời gian chờ cố kết giữa các giai đoạn 81

Bảng 4.9 Tổng hợp quá trình thi công đắp theo giai đoạn phụ kiểu IA 81

Bảng 4.10 Góc ma sát trong và tỷ lệ phân chia ứng suất theo tỷ lệ thay thế 84

Bảng 4.11 Ứng suất phụ thêm, ứng suất bản thân dưới tim nền đường phụ kiểu IB sau khi gia cố 89

Bảng 4.12 Kết quả tính lún cố kết tại tim nền đường phụ kiểu IB sau khi gia cố 90

Bảng 4.13 Tổng hợp vị trí các trắc ngang quan trắc 97

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 3.1 Phụ kiểu cấu trúc nền IA 34

Hình 3.2 Phụ kiểu cấu trúc nền IB 35

Hình 3.3 Kiểu cấu trúc nền II 35

Hình 3.4 Mặt cắt tính toán phụ kiểu cấu trúc nền IA 37

Hình 3.5 Mặt cắt tính toán phụ kiểu cấu trúc nền IB 38

Hình 3.6 Mặt cắt tính toán kiểu cấu trúc nền II 38

Hình 3.7 Sơ đồ tính toán theo phương pháp phân mảnh của Bishop 41

Hình 3.8 Kết quả kiểm toán trượt mặt cắt ngang phụ kiểu cấu trúc nền IA 42

Hình 3.9 Kết quả kiểm toán trượt mặt cắt ngang phụ kiểu cấu trúc nền IB 42

Hình 3.10 Kết quả kiểm toán trượt mặt cắt ngang kiểu cấu trúc nền II…… 43

Hình 4.1 Quy trình thi công cọc cát 57

Hình 4.2 Sơ đồ cấu tạo giếng cát 60

Hình 4.3 Hiện trường thi công bấc thấm 60

Hình 4.4 Sơ đồ nguyên lý phương pháp cố kết hút chân không 62

Hình 4.5 Sơ đồ bố trí xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm 65

Hình 4.6 Sơ đồ bố trí mạng lưới bấc thấm 66

Hình 4.7 Sơ đồ biểu thị sự tăng lên sức chống cắt của đất nền 70

Hình 4.8 Sơ đồ bố trí bấc thấm mạng hình vuông 72

Hình 4.9 Biểu đồ đắp theo giai đoạn phụ kiểu cấu trúc nền IA………… … 81

Hình 4.10 Sơ đồ mặt bằng bố trí cọc cát 82

Hình 4.11 Kết quả kiểm toán trượt phụ kiểu cấu trúc nền IB sau khi gia cố…… 91

Hình 4.12 Cấu tạo bấc thấm……….……… …… 93

Hình 4.13 Cấu tạo thiết bị đo lún………… ……… ……… …….…… 94

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Thực hiê ̣n chủ trương chính sách của Đảng và Chính phủ, trong giai đoa ̣n hiê ̣n nay, lĩnh vực xây dựng giao thông luôn là vấn đề quan trọng và cấp thiết cần được quan tâm đầu tư Chính vì vây , những tuyến đường giao thông nối liền các trung tâm kinh tế lớn trên toàn quốc như Hà Nô ̣i , Hải Phòng, Thái Nguyên , Hưng Yên, Thái Bình được quan tâm hàng đầu Trong đó, công trình nâng cấp cải tạo quốc lộ

39, đoạn Triều Dương - Diêm Điền là công trình thuộc dự án nâng cấp mạng lưới đường bộ Việt Nam (Dự án WB4 - Tín dụng số 3843 - VN), với tổng chiều dài 57km từ nguồn vốn vay ngân hàng thế giới và vốn đối ứng của Chính phủ Việt Nam Khi hoàn thiện xây dựng toàn tuyến, đoạn quốc lộ 39 dài 57 km qua địa phận Thái Bình này sẽ được nâng cấp, cải tạo từ đường cấp IV đồng bằng lên cấp III đồng bằng với bề rộng đường là 12m, các công trình phụ trợ kèm theo cũng sẽ được nâng cấp đồng bộ Các đoạn qua thị trấn, thị tứ và khu dân cư được xây dựng vỉa hè hai bên… và điều quan trọng hơn cả là tuyến quốc lộ 39 đoạn Triều Dương - Diêm Điền với bộ mặt mới sẽ tạo hệ thống giao thông thuận tiện, thu hút các nhà đầu tư trong và ngoài nước đến với Thái Bình, đặc biệt là các huyện phía Bắc của tỉnh; góp phần quan trọng thúc đẩy mạnh mẽ giao lưu phát triển kinh tế - xã hội giữa tỉnh Thái Bình với các tỉnh trong khu vực và trong cả nước

Việc đầu tư nâng cấp cải tạo tuyến đường là đòi hỏi của thực tế và có ý nghĩa quan tro ̣ng như vâ ̣y , song mô ̣t trong những vấn đề đă ̣c biê ̣t gặp phải trong quá trình thi công đó là xử lý nền đất yếu Bở i nơi tuyến đường đi qua rất phổ biến các loại đất yếu, biến đổi liên tục với bề dày tương đối lớn Do đó, công tác xây dựng gặp nhiều khó khăn, việc nghiên cứu cấu trúc nền đất yếu và lựa chọn các giải pháp xử

lý nền đất trên tuyến đường là rất cần thiết Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc nền và thiết kế xử lý nền đất yếu đoạn tuyến từ Km42+600 -

về khoa học và thực tiễn

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: các yếu tố cấu trúc nền đất và các giải pháp xử lý nền đất yếu

- Phạm vi nghiên cứu: nền đất thiên nhiên trong phạm vi ảnh hưởng của tuyến đường từ Km42+600 đến Km52+000 thuộc dự án nâng cấp quốc lộ 39

3 Mục tiêu của đề tài

Làm sáng tỏ đặc điểm cấu trúc nền đất yếu đoạn tuyến từ Km42+600 đến Km52+000 thuộc dự án nâng cấp quốc lộ 39, từ đó đề xuất và thiết kế giải pháp xử

lý thích hợp

4 Nội dung nghiên cứu

Để thực hiện được mục tiêu, nhiệm vụ của đề tài đặt ra, nội dung nghiên cứu của luận văn bao gồm:

- Tổng quan về các vấn đề nghiên cứu (đất yếu, nền đất yếu, các giải pháp xử

lý nền đất yếu trong xây dựng đường trên thế giới và ở khu vực nghiên cứu );

- Điều kiện tự nhiên khu vực tuyến đường (vị trí địa lý, địa hình, địa mạo, khí hậu, thủy văn, đặc điểm địa chất - địa chất thủy văn)

- Điều kiện địa chất công trình đoạn tuyến nghiên cứu

- Phân chia cấu trúc nền đất yếu phục vụ thiết kế xử lý nền đất yếu;

- Đánh giá ổn định các kiểu cấu trúc nền đất đoạn tuyến nghiên cứu

- Luận chứng và thiết kế xử lý nền đất yếu đoạn tuyến nghiên cứu

5 Phương pháp nghiên cứu

Để đạt được mục đích và nội dung nghiên cứu đặt ra, các phương pháp nghiên cứu sử dụng bao gồm:

- Phương pháp hệ thống hóa, phân tích và tổng hợp tài liệu;

- Phương pháp phân tích hệ thống: xem xét đối tượng trong một thể thống nhất, đánh giá hiệu quả sử dụng của từng phương pháp thí nghiệm khác nhau;

- Phương pháp địa chất;

- Phương pháp tính toán: sử dụng để kiểm toán các vấn đề ĐCCT và thiết kế

xử lý nền đất yếu;

- Ứng dụng công nghệ thông tin trong xử lý số liệu, tính toán thiết kế

6 Cơ sở tài liệu

Luận văn được xây dựng từ cơ sở các tài liệu:

- Báo cáo kết quả khảo sát địa chất và tài liệu giới thiệu gói thầu CP14B tuyến

đường Quốc lộ 39 phân đoạn Km42+600 - Km52+000;

- Các tài liệu tham khảo, các bài báo liên quan đến nội dung luận văn, các tiêu

chuẩn thiết kế xử lý nền

7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Đóng góp làm phong phú thêm những kinh nghiệm trong việc lựa chọn và

thiết kế xử lý nền đất yếu ở khu vực xây dựng tuyến đường nói riêng và ở Việt Nam

nói chung;

- Kết quả của luận văn có thể tham khảo hoặc sử dụng để thiết kế xử lý nền đất

yếu cho đoạn tuyến nghiên cứu và các tuyến đường khác có điều kiện ĐCCT tương

tự

8 Cấu trúc của luận văn

Luận văn gồm 4 chương, tổng cộng có 107 trang với 23 hình vẽ, 23 bảng và 3

phụ lục Luận văn được hoàn thành tại Bộ môn Địa chất công trình, Trường Đại học

Mỏ - Địa chất, dưới sự hướng dẫn khoa học của TS Tô Xuân Vu

Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô trong Bộ môn Địa chất công trình,

Phòng Sau đại học thuộc trường Đại học Mỏ - Địa chất đã giúp đỡ và tạo điều kiện

thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn này Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS

Tô Xuân Vu, người Thầy đã tận tâm hướng dẫn khoa học trong suốt quá trình từ khi

lựa chọn đề tài, xây dựng đề cương cho đến khi hoàn thành luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn !

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU, CẤU TRÚC NỀN ĐẤT YẾU

1.1 Khái nệm về đất yếu, cấu trúc nền đất yếu

Đất yếu là một đối tượng gây khó khăn và phức tạp cho công tác xây dựng của nhiều nước trên thế giới trong đó có Việt Nam Khái niệm đất yếu là một khái niệm mang tính quy ước Đến nay vẫn chưa có một hệ thống phân loại đất yếu thống nhất

và còn nhiều quan điểm khác nhau trong vấn đề này

Quan điểm thứ nhất, đa số các nhà nghiên cứu cho rằng “Đất yếu” là những đất có sức chịu tải thấp, vào khoảng 0,5 - 1,0 kG/cm2, có tính biến dạng lớn, có hệ

số rỗng lớn (e>1), mô đun tổng biến dạng thấp (thường thì E0 < 50 kG /cm2), sức kháng cắt không đáng kể, và nếu không áp dụng các giải pháp nền móng thích hợp thì việc xây dựng công trình trên nền đất yếu sẽ rất khó khăn hoặc không thực hiện được

Theo quan điểm này, trong TCVN 9355-2012 [10] đã nêu cụ thể hơn: các loại đất yếu thường gặp là bùn các loại, đất loại sét (sét, sét pha, cát pha) ở trạng thái chảy hoặc dẻo chảy Những loại đất này thường có độ sệt lớn (Is > 1 hoặc xấp xỉ 1),

hệ số rỗng tự nhiên lớn (thường e0 > 1), góc ma sát trong φ< 10°, lực dính kết theo kết quả cắt nhanh không thoát nước C < 0,15 kG/cm2, lực dính kết theo kết quả cắt cánh tại hiện trường Su < 0,35 kG/cm2, sức kháng mũi (xuyên tĩnh) qc < 10 kG/cm2

và giá trị xuyên tiêu chuẩn SPT là N < 5

Quan điểm thứ hai, đất yếu được xét khi có sự tương tác với công trình Theo TCVN 9355-2012, đất yếu là loại đất phải xử lý gia cố mới có thể làm nền móng cho công trình

Theo quan điểm này, các loại đất yếu xét theo quan điểm thứ nhất cũng tương đồng, bởi lẽ các loại đất này đa số thường không thích hợp cho việc sử dụng làm nền cho bất kỳ công trình xây dựng nào mặc dù có quy mô không lớn Đối với các công trình có quy mô lớn như nhà cao tầng, cầu, hầm, các công trình thuỷ công, một

số loại đất có cường độ từ trung bình đến cao như đất loại sét trạng thái nửa cứng đến cứng hoặc thậm chí cả đá nửa cứng vẫn có thể là đất yếu

Đất yếu có nhiều nguồn gốc khác nhau, chủ yếu là trầm tích dưới nước, bao gồm nguồn gốc đầm lầy (ven sông, ven biển), hoặc các nguồn gốc trầm tích khác như sông, biển, hồ, vũng, vịnh hoặc nguồn gốc hỗn hợp các kiểu nguồn gốc trên Nguồn gốc lục địa có thể là tàn tích (eluvi), sườn tích (deluvi), lũ tích (proluvi), gió, lầy, băng tuyết hoặc do con người gây ra (đất đắp)

Về tuổi của đất yếu, có ý kiến cho rằng: đất yếu là vật liệu mới được thành tạo vào khoảng 20.000 năm trước đây (thống Pleistoxen) hoặc hình thành trong khoảng

từ 10.000 năm hoặc 15.000 năm trước đây Nhìn chung, chúng mới được thành tạo

và ở Việt Nam chủ yếu là những tầng trầm tích mới được thành tạo trong kỷ thứ tư Theo kết quả nghiên cứu địa chất và địa lý, tầng trầm tích này chủ yếu là trầm tích tam giác châu, thường gặp ở các miền đồng bằng, trong đó hai đồng bằng lớn nhất

là đồng bằng Bắc Bộ và đồng bằng Nam Bộ

Đặc tính địa chất công trình của đất yếu rất phức tạp, chúng biến đổi rất mạnh phụ thuộc vào nguồn gốc thành tạo, tuổi địa chất, thành phần vật chất của trầm tích, điều kiện tồn tại của chúng, vì thế trước khi xây dựng công trình cần có các biện pháp gia cố, cải tạo

Nền đất được hiểu là giới hạn không gian trong môi trường địa chất chịu ảnh hưởng của công trình Khái niệm nền đất yếu, phải được xem xét trong mối quan hệ giữa các đặc điểm nền đất tự nhiên với đặc điểm công trình xây dựng Đó là, tồn tại các lớp đất yếu trong phạm vi ảnh hưởng công trình hoặc liên quan đến đặc điểm làm việc, tính chất tải trọng tác dụng của công trình

Khái niệm cấu trúc nền đã được một số tác giả sử dụng để điển hình hóa điều kiện địa chất công trình của nền công trình Vũ Cao Minh (1984) [1] đã đưa ra khái niệm “Cấu trúc địa cơ” và quan niệm: “Những thể địa chất có lịch sử phát triển và bản chất cơ học xác định được gọi là những Cấu trúc địa cơ” Nguyễn Thanh (1984) [28] coi “Cấu trúc nền công trình” là tầng đất được sử dụng làm nền cho xây dựng, được đặc trưng bằng những quy luật phân bố theo chiều sâu, các thành tạo đất đá có liên kết kiến trúc, nguồn gốc, tuổi, thành phần, cấu trúc, bề dày, trạng thái và tính chất địa chất công trình không giống nhau” Lê Trọng Thắng (1995) [16] đã định

nghĩa “Cấu trúc nền là phần tương tác giữa công trình và môi trường địa chất, được xác định bởi quy luật phân bố trong không gian, khả năng biến đổi theo thời gian của các thành tạo đất đá, có tính chất ĐCCT xác định, diễn ra trong vùng ảnh hưởng của công trình”

Như vậy, cấu trúc nền đất yếu là cấu trúc nền có liên quan trực tiếp với các thành tạo đất yếu Đất yếu đóng vai trò trung tâm và có ý nghĩa quyết định đến đặc tính và khả năng xây dựng của nền đất Thật vậy, thành phần, tính chất, bề dày của lớp đất yếu cũng như sự biến đổi của chúng trong không gian và mối quan hệ với các lớp đất khác, cùng với quy mô công trình sẽ quyết định việc lựa chọn giải pháp

xử lý nền thích hợp

Ý nghĩa của việc nghiên cứu cấu trúc đất nền là để đánh giá tài nguyên đất xây dựng nói chung và tính năng xây dựng của nền nói riêng, cấu trúc nền là cơ sở địa chất công trình để quy hoạch hợp lý các công trình xây dựng

1.2 Các nghiên cứu về đất yếu và xử lý đất yếu

Khi xây dựng các công trình trên nền đất không có khả năng đáp ứng đủ các điều kiện về độ bền và biến dạng sẽ có nguy cơ rất lớn xảy ra các sự cố công trình gây ra nhiều thiệt hại về người và của Tuy nhiên đất nền trong tự nhiên tồn tại rất

đa dạng về nguồn gốc (sông, đầm lầy, hồ, biển và các trầm tích hỗn hợp của chúng),

vị trí và điều kiện thành tạo (tàn tích, sườn tích ), thành phần (sét, sét pha, bùn sét pha…với các trạng thái đặc trưng khác nhau)…Ở các vị trí tồn tại khác nhau trong đất yếu có thể chứa thêm các thành phần đặc biệt như hữu cơ, muối…

Do yêu cầu bức thiết việc xây dựng các công trình trên nền đất yếu cũng như

sự đa dạng của đất yếu trong tự nhiên nên ở Việt Nam và trên Thế Giới đã có rất nhiều các công trình nghiên cứu về đất yếu và các phương pháp cải tạo chúng trong xây dựng

1.2.1 Trên thế giới

Trong các công trình nghiên cứu về đất yếu phải kể đến những tác phẩm đề cập đến đặc điểm thành phần và tính chất của đất yếu Trong tác phẩm “Thạch luận công trình” của V.D Lomtadze [8],[9], tác giả đã xếp đất yếu vào nhóm đất có thành

phần, trạng thái và tính chất đặc biệt Trình bày các đặc điểm thành phần tính chất của đất yếu Phân tích khả năng xây dựng của đất yếu loại sét có thể kể đến tác phẩm “Đất sét yếu bão hòa nước làm nền công trình” của tác giả M.I.ABlevev (1973) [6] Nghiên cứu về mối quan hệ giữa tính chất cơ lý của đất yếu và điều kiện lịch sử thành tạo có tác giả Hanzawa (1989) Trong tác phẩm tác giả đánh giá sự ảnh hưởng của quá trình nén thứ sinh, xi măng hóa đến tính chất cố kết của đất nêu lên mối quan hệ giữa quá trình cố kết của đất và các quá trình biến đổi địa chất Yếu tố quan trọng, và quyết định tới các tính chất cơ bản của đất là thành phần vật chất chính, vì thế mà đã có rất nhiều tác giả nghiên cứu về nguyên nhân cũng như mức độ biến đổi thành phần vật chất của đất yếu tồn tại trong các điều kiện khác nhau Đất cùng nguồn gốc biển tuy nhiên điều kiện lắng đọng trầm tích khác nhau, chịu các tác động môi trường khác nhau sẽ tồn tại những khoáng vật có độ nhạy khác nhau, điều này đã được tác giả Ohtsubo (2006) làm sáng tỏ qua việc phân tích các số liệu đất sét ở 2 khu vực chính là Nhật Bản và Singapore Ngoài những thành phần cơ bản trong đất yếu, còn có thể chứa những thành phần đặc biệt có ảnh hưởng lớn tới tính chất cơ lý như: hàm lượng muối, hàm lượng hữu cơ…Nghiên cứu mức độ ảnh hưởng này có thể kể đến các tác giả A.P.K Pabrenko, V.P.Petrukhin…đã đưa ra sự ảnh hưởng của mức độ nhiễm mặn đến giới hạn chảy, chỉ số dẻo và sức kháng cắt của đất

Để đánh giá khả năng xây dựng của nền công trình trên nền đất yếu không chỉ dựa vào các tính chất cơ lý mà còn phụ thuộc vào cấu trúc nền đất Nghiên cứu về cấu trúc nền đất yếu có thể kể đến tác giả M.V.Ras (1968) [14] với công trình “Mô hình cấu trúc trong địa chất công trình” Nghiên cứu cấu trúc nền và nghiên cứu môi trường địa chất có liên quan chặt trẽ với nhau Trong tác phẩm “Lý thuyết chung địa chất công trình” của G.K Bônđaríc [13] và “Địa chất công trình – Khoa học về môi trường địa chất” của E.M Xergheev [7] đã đưa ra các định nghĩa về môi trường địa chất và các quan điểm nghiên cứu chúng

Cùng với những những nghiên cứu về đất yếu các công trình nghiên cứu cũng đưa ra các phương pháp xử lý nền đất yếu ngày càng đươc phát triển và hoàn thiện

hơn Hiện nay các phương pháp cải tạo của tính chất của đất yếu được nghiên cứu

kĩ và áp dụng rộng rãi Tác phẩm đầu tiên mang tính hệ thống và đề cập chi tiết tới các phương pháp cải tạo đất đá được nhiều người biết đến là “ Địa chất công trình – Thạch luận công trình” của V.D Lomtadze [8][9] Trong đó, tác giả không những đưa ra những nhận xét tổng quát về tính chất của đất rời xốp và đất mềm dính mà còn đưa ra các phương pháp khác nhau áp dụng cho từng loại đất đá khác nhau: đất

đá cứng, nửa cứng, đất rời xốp, đất mềm dính Nghiên cứu thành phần vật chất phục

vụ xử lý nền đất yếu bằng chất kết dính vô cơ được hoàn thiện trong tài liệu của Kuno (1989), Bell (1990), Năm 1990 tác giả Bell đã đưa ra những đánh giá ảnh hưởng của các khoáng vật đến khả năng cải tạo của bằng phương pháp trộn vôi và đưa ra hàm lượng vôi tối ưu nhất cho đất sét kaolinit, montmorilonit Năm 1996 Bergado đã nghiên cứu mức độ ảnh hưởng của các yếu tố như: loại, lượng xi măng, thời gian, nhiệt độ bảo dưỡng, thành phần khoáng vật…tới khả năng cải tạo chúng bằng phương pháp xi măng

1.2.2 Ở Việt Nam

Trong các nghiên cứu về đất yếu phải kể đến các công trình nói đến sự tồn tại, phân bố của đất yếu trong tự nhiên Pierre Lareal, Nguyễn Thành Long, Lê Bá Lương, Nguyễn Quang Chiêu, Vũ Đức Lục (1998) [21] có công trình nghiên cứu

“Nền đường đắp trên đất yếu trong điều kiện Việt Nam” Trong tác phẩm các tác giả đã phần đề cập đến sự phân bố đất đất yếu ở đồng bằng Nam Bộ, đồng bằng Thanh Nghệ Tĩnh, đồng bằng ven biển Miền Trung, đồng bằng Bắc Bộ và đặc điểm

cơ bản của một số loại đất yếu thường gặp như: đất sét yếu, bùn, than bùn… Năm

1985, Nguyễn Huy Phương đã tập hợp tài liệu khác nhau thành lập nên bản đồ địa chất công trình đồng bằng Bắc bộ tỷ lệ 1: 200000 Cuối những năm 70, đầu những năm 80, Viện Quy hoạch thành phố Hà Nội đã tiến hành lập bản đồ ĐCCT tỷ lệ 1/25000 Năm 2002, Phan Chu Nam cùng các tác giả khác đã tập hợp tài liệu thành lập bản đồ ĐCCT vùng Trà Vinh – Long Toàn tỉ lệ 1: 50000 Các công trình này tuy chỉ đề cập một khía cạnh phân bố đất yếu nhưng là những tài liệu rất có giá trị trong việc định hướng cho nhiều công trình nghiên cứu chuyên sâu sau này

Nghiên cứu sâu về đất yếu ở Việt Nam phải kể đến các công trình đánh giá mức độ ảnh hưởng của thành phần vật chất tới tính chất của chúng Năm 1993, tác giả Đỗ Minh Toàn và Nguyễn Văn Tỵ đã công có những nghiên cứu về thành phần

và tình chất đặc biệt của đất yếu Qua các kết quả nghiên cứu tính chất của lớp đất sét nhiễm mặn mbQ23

ở ven đồng bằng Bắc Bộ, tác giả đã tìm ra mối quan hệ của hàm lượng muối dễ hòa tan đến tính dẻo, độ bền, tính biến dạng Mới đầu khi hàm lượng muối tăng thì tính dẻo, tính biến dạng tăng, độ bền của đất giảm nhưng tới 1 giới hạn thì độ bền, tính biến dạng của đất giảm và độ bền của đất tăng lên Cũng nghiên cứu về ảnh hưởng của thành phần vật chất tới tính chất cơ lý của đất yếu còn

có tác giả Nguyễn Văn Thơ, Tô Văn Lận (1992) [19] Cụ thể là tác giả đã chỉ ra khi hàm lượng muối tăng thì góc ma sát, lực dính kết của đất sẽ giảm và hệ số rỗng tăng khi đất bị rửa muối, đất bị trương nở trong môi trường nước ngọt

Nghiên cứu về tính chất của đất yếu ở một hệ tầng hay khu vực nào đó cũng là một đề tài nhận được nhiều quan tâm của các nhà nghiên cứu Năm 2001, tác giả Nguyễn Viết Tình [4] đã làm sáng tỏ sự hình thành và đặc tính ĐCCT của các trầm tích thuộc phụ hệ tầng Hải Hưng dưới và đưa ra một số tính chất đặc biệt của trầm tích – đầm lầy Đặc tính cố kết của đất yếu chứa hữu cơ, trong đó với đất liên kết hệ

số thấm theo phương ngang lớn hơn so với phương thẳng đứng, đồng thời đánh giá mức độ ảnh hưởng của hàm lượng hữu cơ và độ phân hủy của chúng đến sức kháng cắt của đất Nghiên cứu về tính chất từ biến của đất yếu lbQ21-2hh1 ở khu vực Hà Nội, đề xuất phương pháp, sơ đồ thiết bị nghiên cứu để xác định thông số từ biến của đất yếu có tác giả Bùi Đức Hải (2003) [3]

Song song với nghiên cứu về đất yếu là các công trình nghiên cứu về các phương pháp cải tạo chúng Các công trình nghiên cứu có thể đề đưa ra nguyên lý chung trong cải tạo đất yếu cũng như tổng hợp các phương pháp cải tạo đất yếu khác nhau cho các dạng đất yếu khác nhau như trong giáo trình “đất đá xây dựng và phương pháp cải tạo” của tác giả Đỗ Minh Toàn năm (2013) [5] Năm 2000, Bộ Xây Dựng cũng đã ban hành TCXD 245-2000 đã đưa ra tiêu chuẩn nhằm thiết kế gia cố bấc thấm thoát nước trong xử lý nền đất yếu Để đánh giá mức độ hiệu quả

và khả năng áp dụng các phương pháp xử lý nền đất yếu trong điều kiện cấu trúc nền đất yếu khác nhau trên 2 tuyến quốc lộ 10 và 18 có tác giả Nguyễn Song Thanh (2001) [22] Năm 2009, Đỗ Minh Toàn cùng một số tác giả khác còn có công trình

“Nghiên cứu đặc tính xây dựng của trầm tích loại sét amQ22-3 phân bố ở đồng bằng Cửu Long phục vụ gia cố đất nền bằng phương pháp làm chặt, có sử dụng các chất kết dính vô cơ” [18] Năm 2012, hai tác giả Nguyễn Huy Phương, Tạ Đức Thịnh có

đề cập điều kiện, nguyên lý và phương pháp tính toán xử lý nền đất yếu truyền thống cũng như các phương pháp hiện đại hiện nay trong bài giảng “Kỹ thuật xử lý nền đất yếu và vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp” cho học viên cao hoc chuyên ngành địa chất công trình

1.3 Một số sự cố điển hình khi xây dựng đường trên nền đất yếu ở Việt Nam

Khi xây dựng đường trên nền đất yếu thực tế cho thấy rằng có 2 dạng sự cố chính là quá trình lún kéo dài (quá trình cố kết của đất diễn ra kéo dài) và mất ổn định trượt (do sức chống cắt của đất đắp phía dưới không chịu được tải trọng của các lớp đất đắp phía trên cộng với tải trọng phương tiện trên đường) Lún kéo dài và lún không đều có thể gây ra giảm cao độ của nền đường và khó khăn trong giao thông tuy nhiên kết cấu đường vẫn được duy trì, để đưa vào khai thác sử dụng bình thường phải có biện pháp khắc phục Mất ổn định trượt thường gây ra sự cố phá hỏng cấu tạo của đường nên biện pháp khắc phục chủ yếu là bóc bỏ và đắp lại

1.3.1 Mất ổn định lún

Quá trình lún vẫn diễn ra trong suốt quá trình xây dựng và khai thác sử dụng tuyến đường, tuy nhiên nếu vượt quá giới hạn cho phép sẽ gây ra những khó khăn nhất định trong giao thông và nhất là lún không đều

Đây là dạng sự cố phổ biến nhất trong xây dựng nền đất đắp trên đất yếu hiện nay Tình hình xây dựng nền đắp đất yếu ở nước ngoài và đặc biệt ở nước ta những năm gần đây cũng cho thấy rất khó tránh được tình trạng nền đắp trên đấp yếu bị tiếp tục lún sau khi đưa công trình vào khai thác, vì lúc này còn cả lún từ biến (trừ khi dùng giải pháp gia tải trước rất lâu để đảm bảo hệ số rỗng của đất yếu giảm tới trị số tương ứng với áp lực hữu hiệu do tải trọng đắp trong quá trình khai thác gây

ra ở mọi điểm trong đất yếu) Trên đường Pháp Vân - Cầu Giẽ, sau khi đưa vào khai thác 1 năm đã lún thêm trung bình khoảng 40 - 60cm (trước đó trong quá trình đắp

đã lún tới 1,6 - 1,7m) do thời gian gia tải trước quá ngắn Vì vậy, ở nhiều nước vẫn phải cho phép nền có độ lún nhất định sau khi đưa vào khai thác miễn sao với độ lún đó không làm các loại mặt đường cấp cao bị phá hỏng trước thời hạn sử dụng và không gây quá mất êm, thuận ở chỗ tiếp giáp với cầu Dưới đây là những công trình tiêu biểu gặp sự cố mất ổn định lún ở các mức độ khác nhau:

- Vị trí: Km0+600 đường Bắc Thăng long - Nội Bài (đưa vào khai thác tháng 1/1994), đất nền có than bùn yếu dầy 3-4m (trên có lớp đất cứng dầy 1.2-1.5m) + Giải pháp xử lý: nền đắp mở rộng bên phải đường cũ cao 3m, xử lý bằng giếng cát

+ Sự cố: 12 tháng sau khi đưa đường vào khai thác lún thêm 43cm, lún võng

về phía đắp mở rộng, không nứt

- Vị trí: Km1+024 đường Bắc Thăng Long - Nội Bài (đưa vào khai thác tháng 1/1994), đất nền có than bùn dưới sâu

+ Giải pháp xử lý: đắp cao 3 – 4m, đường rộng 23m, taluy 1: 1.5

+ Sự cố xảy ra: 20 tháng sau khi đưa vào khai thác lún 21cm, có vết nứt trên mặt đường rộng 5mm, sâu 20cm (vì móng mặt đường là bằng đá gia cố xi măng)

- Vị trí: Km 49+300 – Km 49+900 hai đầu cầu Đồng Niên thuộc QL 5, Phía Hải Phòng có lớp11 dầy 4.1m sét pha cát xám đen, dẻo chảy

+ Giải pháp xử lý: đắp cao 12m (cả dự phòng lún); nền rộng 23m; taluy 1: 2 + Sự cố xảy ra: trong thời gian đắp phía sát mố Hà Nội lún: 184,5cm; phía sát

mố Hải Phòng lún: 201,6cm; sau khi đưa đường vào khai thác phía sát mố Hà Nội lún: 79,8cm Lún đều, tạo bậc trước mố cầu với đường nứt ngang

- Vị trí: Km54+040 hai đầu cầu Phú Lương thuộc QL5, địa chất tương tự cầu Đồng Niên

+ Giải pháp xử lý: đắp cao 10 – 12m, xử lý bấc thấm

+ Sự cố xảy ra: lún từ 222.2cm – 205.4cm (cả trong thời gian đắp và chờ trước khi đưa vào khai thác); lún 10.7 – 17cm sau sáu tháng đưa vào khai thác Lún đều, tạo bậc và nứt ngang trước mố

1.3.2 Mất ổn định trượt

Mất ổn định trượt là sự cố xảy ra khi nền đất đắp cùng với tải trọng phương tiện vượt quá sức chịu tải của đất nền sẽ gây ra hiện tượng lún và đến 1 mức giới hạn thì nền đất lún nhiều và đột ngột, cùng với lún sụt của nền đất, đất xung quanh

sẽ bị trồi lên tương ứng

Mất ổn định trượt là dạng sự cố ít diễn ra hơn mất ổn định lún tuy nhiên hậu quả thường khá nghiêm trọng và khắc phục khó khăn Dưới đây là một số ví dụ về các công trình mất ổn định trượt:

- Vị trí và thời điểm xảy ra sự cố: Km0+620 phía Nam cầu vượt đường sắt trên tuyến mới qua cầu Hoàng Long Thời điểm xảy ra sự cố: 8 –11h, ngày 19/3/1999 + Điều kiện địa chất: lớp 1: bùn hữu cơ dày 4,2÷7.4cm, C=0,12kg/cm2; lớp 2: sét xám vàng nửa cứng đến cứng có C= 0.25kg/cm2 và φ = 15”

+ Giải pháp thiết kế và thi công: nền đắp cao 7,5m đến 9m, rộng 12,5; taluy 1:

1 (taluy được tăng cường bằng lưới địa kỹ thuật mỗi bên 5,5m với khoảng cách các lớp lưới theo chiều cao là 1,5m) Xử lý bấc thấm sâu 14.5m, khoảng cách bấc theo chiều ngang 1.2m và theo chiều dọc 1,04m Thay đất bằng 1m cát đệm rồi rải vải địa kỹ thuật loại sợi dệt, trên vải lại rải cát thoát nước dày 0,5m

+ Sự cố xảy ra: đắp đến chiều cao 6,8m (chưa đến cao độ thiết kế) thì xảy ra lún sụt 8h sáng (phát hiện các khe nứt dọc và ngang 3 - 4mm) Khe nứt phát hiện trên một đoạn dài 140m, đến 11h thì lún sụt 1,8 – 2,0m, bề rộng khe nứt vỡ tới 1,6 – 1,8m sâu suốt thân nền Hai bên ruộng lúa bị đẩy trồi lên cao từ 0,6 – 0,8m trong phạm vi mỗi bên 20cm kể từ chân taluy ra

+ Nguyên nhân và biện pháp khắc phục: số liệu đo lún tháng 1/1999 đã đạt tới 104mm/ngày Trong 10 ngày đầu tháng 3 tốc độ đắp tăng nhanh hẳn hơn các tháng trước (180cm/10 ngày); nguyên nhân: đắp tăng quá nhanh vượt tốc độ cố kết cần thiết Giải pháp xử lý: đào bỏ nền lún sụp, đổi taluy đắp từ 1:1 sang 1:2, dùng bệ

phản áp mỗi bên rộng 20m với chiều cao 2.5 – 3.0m và đắp phản áp đồng thời với nền đắp Kết quả: nền đường ổn định

- Vị trí và thời điểm xảy ra sự cố: nam cầu Trìa tại Km 732+100 thuộc QL-1A xẩy ra sự cố tháng 7/2001

+ Điều kiện địa chất: lớp 1: 0,5 – 1,4m đất đắp cũ; lớp 2: 2,7 – 3,0m: sét xám đen có hữu cơ, dẻo mềm; lớp 3: 6-9,6m: sét xám đen, dẻo chảy, C=0,03Kg/cm2 ; φ=2o17’; lớp 4: 3,5 – 5,5 m sét nâu lẫn sỏi sạn, nửa cứng

+ Giải pháp thiết kế và thi công: nền đắp mở rộng nhiều về phía trái; cao 5,4m

bề rộng nền 12,5m; taluy 1:1,5 Đắp trực tiếp

+ Sự cố xảy ra: lún sụt, trượt trồi về phía trái, trên 1 đoạn dài 50m từ tim đường vùng trượt rộng 26m Đất ruộng bị đẩy trồi lên hàng mét, tại tim và trên mặt nền xuất hiện nứt dọc rất lớn và sâu

+ Nguyên nhân và biện pháp khắc phục: không khảo sát địa chất (xem là nền đường cũ đắp mở rộng) Đắp không theo dõi lún, không tính toán chiều cao đắp giới hạn Xử lý: dùng bệ phản áp để khắc phục

- Vị trí và thời điểm xảy ra sự cố: Km121+325 đến Km121+450 thuộc QL 1A (Bắc Giang) xảy ra ngày 17/3/1999

+ Điều kiện địa chất: lớp 1: bùn ruộng (đã vét thay cát) dày 0,3m; lớp 2: sét xám vàng, nâu, dẻo mềm dày 0,8m; lớp 3: bùn sét lẫn hữu cơ có C=0,15Kg/cm2 dày 8,7m; lớp 4: sét ở trạng thái cứng

+ Giải pháp thiết kế và thi công: nền rộng 12m, đắp cao 1,62m trực tiếp trên đất yếu (có lớp cát đệm 0,7m) Để tăng nhanh lún, thiết kế gia tải trước thêm 2,50m

Do vậy tổng chiều cao đắp (kể cả đệm cát) là: 1,62+2,5= 4,12m Thi công: bóc đất hữu cơ, đắp cát đệm dày 0,7m Từ 21/11đến 23/12/1998 đắp đất 0,9m (đạt độ cao thiết kế), 24/12/1998 đắp phần gia tải trước thêm 2,5m trong 81 ngày

+ Sự cố xảy ra: vừa đắp đủ 4,1m vào 17/3/1999 thì sự cố xảy ra Nứt dọc tại tim đường rộng hàng mét, sâu dưới thân nền đắp trên đoạn dài 125m Cả nền đường lún xuống 1- 2,8m Hai bên ruộng lún bị đẩy trồi lên cao 1.0 – 1.5m trong phạm vi 8-10m kể từ chân taluy trở ra Trượt trồi cả 2 bên

+ Nguyên nhân và biện pháp khắc phục: Nguyên nhân do không tính toán trước chiều cao đắp giới hạn, quá trình đắp không theo dõi tốc độ lún hàng ngày, áp dụng giải pháp gia tải trước không thích đáng Xử lý khắc phục: đào bỏ nền đường

bị trượt trồi, đắp lại nhưng chỉ đắp đến chiều cao thiết kế là 1,62m Kết quả: nền ổn định

- Vị trí và thời điểm xảy ra sự cố: Km120+880 đến Km121+040 thuộc QL 1A (Bắc Giang) xảy ra ngày 18/8/1999 dài 127m; bắt đầu từ 6/4/1999

+ Điều kiện địa chất: lớp 1: sét nâu xám dày 0,2m trạng thái nửa cứng; lớp 2: đất yếu, bùn sét yếu đến yếu; có C=0,21Kg/cm2 và Φ = 2”54’ dày 7,9m; lớp 3: sét rất cứng

+ Giải pháp thiết kế và thi công: nền rộng 15m, chiều cao thiết kế từ 3,77m đến 5,28m; dự kiến gia tải trước thêm 1,5m Xử lý đất yếu bằng bấc thấm cắm sâu 8m với khoảng cách 1,6m; có tầng cát đệm đầy 0,7 – 1,0m

+ Sự cố xảy ra: lún sụp và trượt trồi về cả 2 phía Nứt dọc ở tim với bề rộng vết nứt đến 1,0m, dài suốt đoạn 127m Đất ruộng 2 bên bị đẩy lên cao hơn 1,0m Sự

cố xẩy ra khi thực tế đắp cao được 4,9 – 5,2m (tức là chưa đủ chiều cao gia tải trước)

+ Nguyên nhân và biện pháp khắc phục: nguyên nhân do không kiểm toán ổn định trước đối với trường hợp đắp cao hơn 4m (sau kiểm toán cho thấy chiều cao đắp giới hạn là 4m) Từ 1/7/1999 không theo dõi lún (khi đắp cao được 3.73-4.24) Trong 1 tuần tháng 6/1999 đã có tốc độ lún gần 10mm/ngày Xử lý khắc phục: đào

bỏ đoạn bị phá hoại; cắm lại bấc thấm như thiết kế trước Khống chế tốc độ đắp và theo dõi chặt tốc độ lún trong quá trình đắp

CHƯƠNG II ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN KHU VỰC THÁI BÌNH VÀ ĐIỀU KIỆN ĐỊA

CHẤT CÔNG TRÌNH ĐOẠN TUYẾN NGHIÊN CỨU

2.1 Đặc điểm tự nhiên khu vực Thái Bình

Về ranh giới hành chính:

- Phía Bắc giáp Hưng Yên, Hải Dương và thành phố Hải Phòng

- Phía Tây giáp Hà Nam

- Phía Tây và Tây Nam giáp Nam Định

- Phía Đông giáp vịnh Bắc Bộ

Diện tích đất tự nhiên của tỉnh là 1.545.84 km2

, chiếm 0,5 diện tích đất đai của

cả nước, từ Tây sang Đông dài 54km, từ Bắc xuống Nam dài 49km

Tuyến đường thuộc dự án là tuyến giao thông đường bộ nối Hưng Yên với Thái Bình Tuyến đường này có hướng Tây - Đông Đầu phía Tây tại Triều Dương, đầu phía Đông tại thị trấn Diêm Điền, huyện Thái Thụy, tỉnh Thái Bình

Đoạn tuyến nghiên cứu đi qua huyện Hưng Hà của tỉnh Thái Bình với chiều dài 9,4km (từ km42+600 đến km52+000)

2.1.2 Địa hình, địa mạo

Địa hình khu vực Thái Bình khá bằng phẳng với độ dốc thấp hơn 1%; độ cao phổ biến từ 1-2m trên mực nước biển, thấp dần theo hướng từ Tây Bắc xuống Đông Nam Thái Bình có bờ biển dài 52km

Mạng lưới sông ngòi trong khu vực rất phát triển Đây là nguyên nhân chính gây nên sự phân cắt liên tục của địa hình trong khu vực khảo sát Thái Bình có 4 con sông chảy qua: phía bắc và đông bắc có sông Hóa dài 35 km, phía Bắc và Tây

Bắc có sông Luộc (phân lưu của sông Hồng) dài 53 km, phía Tây và Nam là đoạn

hạ lưu của sông Hồng dài 67 km, sông Trà Lý (phân lưu cấp 1 của sông Hồng) chảy qua giữa tỉnh từ Tây sang Đông dài 65 km Các sông này tạo ra 4 cửa sông lớn: Diêm Điền (Thái Bình), Ba Lạt, Trà Lý, Lân Do đặc điểm sát biển nên chúng đều chịu ảnh hưởng của chế độ thủy triều, mùa hè mực nước dâng nhanh với lưu lượng lớn và hàm lượng phù sa cao, mùa đông lưu lượng giảm nhiều và lượng phù sa không đáng kể khiến nước mặn ảnh hưởng sâu vào đất liền từ 15-20km

Bề mặt địa hình được thành tạo bởi các loại đất đá là trầm tích trẻ được thành tạo từ khoảng 6 nghìn năm trước đây và tiếp tục được bồi đắp cho đến ngày nay

2.1.3 Khí hậu

Khí hậu Thái Bình mang tính chất cơ bản là nhiệt đới ẩm gió mùa Thái Bình

có nhiệt độ trung bình 23º-24ºC, tổng nhiệt độ hoạt động trong năm đạt 8500ºC, số giờ nắng từ 1600-1800h, tổng lượng mưa trong năm 1700-2200mm, độ

8400-ẩm không khí từ 80-90% Gió mùa mang đến Thái Bình một mùa đông lạnh mưa ít, một mùa hạ nóng mưa nhiều và hai thời kỳ chuyển tiếp ngắn

Là tỉnh đồng bằng nằm sát biển, khí hậu Thái Bình được điều hòa bởi hơi ẩm

từ vịnh Bắc Bộ tràn vào Gió mùa Đông Bắc qua vịnh Bắc Bộ vào Thái Bình làm tăng độ ẩm so với những nơi khác nằm xa biển Vùng áp thấp trên đồng bằng Bắc

Bộ về mùa hè hút gió biển vào làm bớt tính khô nóng ở Thái Bình Sự điều hòa của biển làm cho biên độ nhiệt tuyệt đối ở Thái Bình thấp hơn ở Hà Nội 5ºC

Ngay trong phạm vi tỉnh, sự điều hòa nhiệt độ ở vùng ven biển Thái Thụy, Tiền Hải rõ rệt hơn những vùng xa biển Biên độ nhiệt trung bình trong năm ở Diêm Điền là 12,8ºC, còn ở thành phố Thái Bình là 13,1ºC Tuy nhiên do diện tích nhỏ gọn và địa hình tương đối bằng phẳng nên sự phân hóa theo lãnh thổ tỉnh không rõ rệt

2.1.4 Thủy văn

Thái Bình nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, nên hàng năm đón nhận một lượng mưa lớn (1700-2200mm), lại là vùng bị chia cắt bởi các con sông lớn, đó là các chỉ lưu của sông Hồng, trước khi chạy ra biển

Sông ngòi:

Do nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, nên hàng năm Thái Bình đón nhận một lượng mưa lớn (1700-2200mm), lại là vùng bị chia cắt bởi các con sông lớn, đó là các chỉ lưu của sông Hồng, trước khi chạy ra biển Mặt khác, do quá trình sản xuất nông nghiệp, trải qua nhiều thế hệ con người đã tạo ra hệ thống sông ngòi dày đặc Tổng chiều dài các con sông của Thái Bình lên tới 8492km, mật độ bình quân từ 5-6km/km2 Hướng dòng chảy của các con sông đa số theo hướng Tây Bắc xuống Đông Nam Phía Bắc, Đông Bắc còn chịu ảnh hưởng của sông Thái Bình

Hệ Thống sông ngoài đê:

Thái Bình được bao bọc và chia cắt bởi các con sông chính:

- Phía Tây, Tây Nam và phía Nam (đoạn ngã ba sông Luộc đến cửa Ba Lạt) có sông Hồng chảy uốn khúc, quanh co, là nguồn cung cấp nước và phù sa chính cho Thái Bình

- Phía Tây Bắc là sông Luộc (một chỉ lưu của sông Hồng), đây là sông cung cấp nước cho các huyện Quỳnh Phụ, Hưng Hà

- Phía Đông Bắc là sông Hóa chảy ra cửa sông Thái Bình

- Sông Trà Lý (một chỉ lưu của sông Hồng) bắt nguồn từ sông Hồng chảy ra biển, chia đôi Thái Bình thành hai khu: khu Bắc và khu Nam

- Sông Diêm Hộ, chảy qua một phần huyện Đông Hưng và chia đôi huyện Thái Thụy (phần Thụy Anh, phần Thái Ninh cũ) và chảy ra biển thông qua cống Trà Linh

- Có thể nói Thái Bình như một vùng đất "cù lao" ba bề là sông, một bề là biển

Hệ thống sông trong đê:

Ngoài hệ thống sông ngoài đê Thái Bình còn có hệ thống sông ngòi trong đê chằng chịt chủ yếu phục vụ tưới tiêu cho đồng ruộng và sinh hoạt của người dân

*Khu vực Bắc Thái Bình:

- Sông Tiên Hưng: vốn là con sông tự nhiên chạy uốn quanh các huyện Hưng

Hà và Đông Hưng Sông dài 51km, rộng 50-100m, tưới tiêu cho các vùng đất ven sông và là đường giao thông thủy quan trọng của vùng này

- Sông Sa Lung: sông đào, khởi công từ năm 1896 đến năm 1900, dài khoảng 40km, chảy qua các phủ huyện Hưng Nhân, Duyên Hà (nay là Hưng Hà), Tiên Hưng, Đông Quan (nay là huyện Đông Hưng), Thái Ninh nay là huyện Thái Thụy

- Sông Quỳnh Côi: còn gọi là sông Yên Lộng hay sông Bến Hiệp Đây là con sông đào xuyên qua một phần huyện Quỳnh Phụ, xuôi xuống Đông Hưng, có chiều dài khoảng 15km, bắt đầu từ cống Bến Hiệp nối với sông Tiên Hưng ở xã Liên Giang

- Sông Đại Nẫm: cũng là con sông chạy qua huyện Quỳnh Phụ, dài 16km, bắt nguồn từ cống Đại Nẫm nối với Diêm Hộ

- Sông Diêm Hộ: sông tiêu nước quan trọng nhất trong hệ thống thủy nông ở khu vực Bắc Thái Bình, hầu hết các con sông nội đồng trong khu vực đều đổ ra sông Diêm Hộ Khi chưa có cống Trà Linh, sông Diêm Hộ trở thành con sông trong

đê với chức năng chính là tiêu úng cho các huyện phía Bắc Thái Bình

- Sông Thuyền Quan: sông đào, nối với sông Tiên Hưng ở ranh giới xã Đông Giang - Đông Kính, với sông Sa Lung ở xã Đông Vinh, với sông Trà Lý ở ranh giới

xã Đông Lĩnh (Đông Hưng) - Thái Hà (Thái Thụy) dài 9km

- Sông Hệ: nối sông Hóa với sông Diêm Hộ, dài 12km, chạy qua mấy xã thuộc Quỳnh Phụ, Thái Bình

*Khu vực Nam Thái Bình:

- Sông Cự Lâm: chảy từ sông Trà Lý, xã Xuân Hòa qua các xã Hiệp Hòa, Song Lãng, Minh Lãng, Minh Quang, nối với sông Vĩnh Trà ở Thị trấn Vũ Thư, huyện Vũ Thư Đoạn sông này dài 14km

- Sông Búng: chảy qua các xã Hiệp Hòa, Việt Hùng, Dũng Nghĩa, Tân Lập, nối sông Trà Lý với sông Hồng, dài khoảng 13km

- Sông Bạch: chảy từ cống Nạng (sông Trà Lý) ở ranh giới xã Tân hòa, Phúc Thành uốn lượn qua Tân Phong, Tân Bình (Vũ Thư), phường Tiền Phong, xã Phú Xuân, nối với sông Vĩnh Trà ở phường Phú Khánh, thành phố Thái Bình

- Sông Kiến Giang: sông đào gồm nhiều đoạn khác nhau, dòng chính nối từ sông Vĩnh Trà ở Thành phố Thái Bình, qua một số xã ở huyện Vũ Thư rồi chảy qua huyện Kiến Xương, Tiền Hải, đổ vào Sông Lân, dài 30km Đây là con sông quan trọng cho việc tưới tiêu đồng ruộng phía Nam Thái Bình và là đường vận tải thủy quan trọng trong khu vực, xương sống của hệ thống thủy lợi khu Nam Thái Bình Sông Kiến Giang có hệ thống sông ngòi, mương máng nối với sông Hồng, sông Trà

Lý thông qua các cống Hầu hết các con sông khác trong khu vực đều có mối liên hệ với sông Kiến Giang, như sông Nguyệt Lâm, Dực Dương Sông Kiến Giang là con sông tương đối đẹp, một nơi có đôi bờ là điểm quần tụ dân cư đông đúc, trù phú, làng mạc xanh tươi

- Sông Nguyệt Lâm: sông đào đi từ cống Nguyệt Lâm, lấy nước từ sông Hồng (xã Vũ Bình, huyện Vũ Thư), nối với sông Kiến Giang ở xã Hòa Bình, huyện Kiến Xương, chiều dài 13km

- Sông Dực Dương: sông đào đi từ cống Dực Dương, lấy nước sông Trà Lý, tại vị trí xã Trà Giang, nối sông Kiến Giang ở xã Bình Minh huyện Kiến Xương, dài 13km

- Sông Hương: nối sông Hồng với sông Kiến Giang, từ xã Bình Thanh huyện Kiến Xương đến đến xã Phương Công, huyện Tiền Hải

- Sông Lân: trước kia sông Lân là một nhánh của sông Hồng đổ ra biển, hiện nay nó trở thành con sông trong đê, chạy từ ranh giới xã Hồng Tiến (huyện Kiến Xương), Nam Hải (Tiền Hải) ra biển Từ ngày đắp đê, xây dựng cống Lân, nó trở thành con sông nội đồng Con sông này tưới tiêu nước cho huyện Kiến Xương và Tiền Hải Cống Lân làm nhiệm vụ ngăn nước mặn và tiêu nước mỗi khi ngập úng nội đồng, đồng thời điều tiết tưới tiêu cho khu vực Nam Thái Bình

- Sông Long Hầu: nối sông Trà Lý với sông Kiến Giang từ xã Đông Quý đến

xã Đông Lâm (Tiền Hải)

Quá trình hình thành các con sông lớn nhỏ của Thái Bình là sự kết hợp giữa sự phát triển tự nhiên và nhu cầu hoạt động sản xuất, sinh hoạt của con người Các con sông tự nhiên được hình thành do quá trình vận động của các dòng chảy, bắt đầu từ thượng nguồn, về phía hạ lưu hướng dòng chảy luôn thay đổi do sông uốn khúc nhiều Sông Hồng trước đây thường hay thay đổi dòng chảy, từ khi hình thành hệ thống đê điều, dòng chảy của sông Hồng ổn định gần như diện mạo hôm nay Hệ thống sông trong đê là kết quả quá trình chinh phục của con người, nhằm hạn chế tác hại của thiên tai, tận dụng các điều kiện tự nhiên để tưới tiêu trong nông nghiệp Trải qua nhiều thập niên, người nông dân Thái Bình liên tục cải tạo, khơi sâu, nắn dòng các con sông nội đồng với mục đích tưới tiêu thuận lợi và một phần phục vu vận tải đường thủy

Ao, hồ, đầm:

Trên địa bàn Thái Bình không có các hồ, đầm lớn, chủ yếu là các ao nhỏ, nằm xen kẽ với làng xóm hoặc ven đê, ven biển, do lấy đất đắp đê hoặc do vỡ đê tạo thành các điểm trũng tích nước Các ao hồ nhỏ nằm rải rác, xen kẽ các khu dân cư là kết quả của quá trình tạo lập đất ở Xưa kia, đất được bồi đắp không bằng phẳng, chỗ cao chỗ thấp, người ta đào ao lấy đất đắp nền nhà, tạo thành vườn, và tận dụng nguồn nước từ ao hồ quanh nhà để lấy nước sinh hoạt Vì vậy phần lớn làng xóm,

cư dân của Thái Bình (nhà cửa, ruộng vườn) đều gần với ao đầm Tổng diện tích ao

hồ gần 6575ha, chiếm 4,25% đất đai của tỉnh Các ao hồ của Thái Bình thường có diện tích không lớn (khoảng 200-300m2) Những năm gần đây, diện tích một số ao

hồ được cải tạo, có xu hướng tập trung thành quy mô trang trại để nuôi tôm cá theo quy trình bán công nghiệp Bước đầu, một số ao hồ nuôi tôm cá đã đem lại hiệu quả kinh tế cao, nhất là các vùng nuôi tôm ở các ao đầm ven biển (tôm sú, tôm rảo )

2.1.5 Địa chất Đệ Tứ

Theo nghiên cứu của các nhà Địa chất cho thấy trầm tích Đệ Tứ ở khu vực nghiên cứu phân bố rộng rãi bao gồm các tích tụ thuộc hệ tầng Lệ Chi, Hà Nội, Vĩnh Phúc, Hải Hưng, Thái Bình

Căn cứ vào các kết quả khảo sát địa chất hiện trường, nghiên cứu bản đồ địa chất F-48-XXIX (F-48- XXIX) tỷ lệ 1:200000 - Loạt Đông Bắc Bộ do Cục Địa chất (nay là Tổng cục Địa chất) xuất bản năm 2005, trong phạm vi chiều sâu khảo sát địa chất, khu vực xây dựng nằm trong diện phân bố các thành tạo trầm tích Đệ Tứ, các thành tạo địa tầng được mô tả theo thứ tự từ già đến trẻ như sau:

1 Thống Pleistocene dưới tầng Lệ Chi, amQ 1 1

lc

Hệ tầng Lệ Chi do Lê Quang Toàn xác lập năm 1987 khi nghiên cứu trầm tích

đệ tứ Hải Phòng Trầm tích của tầng Lệ Chi không lộ ra trên mặt mà chỉ phân bố trong những lỗ sụt kiến tạo ở vùng Vĩnh Bảo, Tiên Lãng, dọc sông Thái Bình, sông Văn Úc Thành phần thạch học bao gồm: cát hạt trung đến thô lẫn sạn sỏi, cuội màu xám xanh, xám ghi thuộc tướng lòng sông, kích thước cuội từ 1÷2,5 cm, chúng xen kẹp với các lớp rất mỏng bột sét, cát hạt mịn màu xám Thành phần khoáng vật là thạch anh, felspat, mica, gơtit Bề dày trầm tích hệ tầng Lệ Chi thay đổi từ 1517m, theo hướng Tây Bắc - Đông Nam bề dày tăng dần Hệ tầng Lệ Chi có nguồn gốc sông biển, tướng lòng sông, gần biển nằm ở phía dưới và tướng Đồng bằng châu thổ

ở phần trên

2 Thống Pleistocene giữa, trên – Hệ tầng Hà Nội, aQ 1 2-3 hn

Hệ tầng Hà Nội do Hoàng Ngọc Kỉ xác lập năm 1973 và được chia thành hai phụ hệ tầng:

- Phụ hệ tầng dưới aQ 1 2-3 hn 1: trầm tích phụ hệ tầng này có nguồn gốc sông, phân bổ ở độ sâu từ 4070 m, không lộ ra trên mặt đất Thành phần thạch học gồm cuội, sạn sỏi nhỏ lẫn cát hạt lớn đến hạt trung màu xám vàng

- Phụ hệ tầng trên aQ 1 2-3 hn 2: trầm tích phụ tầng này có nguồn gốc sông, biển bao gồm bột, sét, cát, hạt mịn màu xám xanh, xám đất có chứa hoá đá Foraminin fera, độ sâu phân bố ở trung tâm đến 50m Ở vùng đồng bằng, trầm tích có chứa lượng nước lớn, nhiều vùng ven biển bị nước nhiễm mặn

3 Thống Pleistocene giữa, trên – Hệ tầng Vĩnh Phúc, aQ 1 2-3 vp

Đặc điểm của vùng này là có bề mặt laterit hoá yếu, màu loang lổ và có sự đổi ngang về thành phần thạch học Tầng này do Hoàng Ngọc Kỷ và Nguyễn Đức Tâm xác lập năm 1973, được chia thành các phụ tầng như sau:

- Phụ tầng dưới (aQ 1 2-3 vp 1 ): trầm tích hỗn hợp sông biển, thành phần bao gồm

cát hạt trung đến thô lẫn ít sạn sỏi nhỏ, bột sét lẫn cát, ít tàn tích thực vật thuộc tướng lòng sông hạ lưu, lạch chiều, đồng bằng châu thổ

- Phụ hệ tầng trên (aQ 1 2-3 vp 2 ): trầm tích hỗn hợp sông biển, thành phần bao

gồm cát hạt mịn màu xám, hạt vàng, sét pha màu xám, xám trắng bị phong hoá có màu loang lổ Bề dày trầm tích biến đổi từ 119m, ở vùng trung tâm có độ sâu

3040m

4 Thống Holocene bậc dưới, giữa – Hệ tầng Hải Hưng, Q 2 1-2 hh

Hệ tầng này do Hoàng Ngọc Kỷ xác lập năm 1973 Hệ tầng Hải Hưng phân bố

ở độ sâu từ 6÷37m, ở ven các sông Thái Bình, Văn Úc, bề dày thay đổi từ 10÷29.5m Trầm tích hệ tầng Hải Hưng được chia thành hai phụ hệ tầng sau:

- Phụ hệ tầng dưới ( mb Q 2 1-2 hh 1 ): trầm tích có nguồn gốc biển đầm lầy, thành

phần thạch học gồm bột sét, sét pha chứa than bùn dày khoảng 2m, màu xám đen nằm rải rác với diện tích hẹp, thường lộ ra trên mặt, bề dày trầm tích từ 3,518m Trầm tích nguồn gốc biển (mQ21-2hh1) có thành phần là các hạt nhỏ, cát hạt mịn lẫn vảy mica Bề dày trầm tích khoảng 8m, thường gặp ở Kiến Thụy thành phố Hải Phòng

- Phụ hệ tầng trên ( mb Q 2 1-2 hh 2 ): thành phần là sét bột, bột sét lẫn ít tàn tích

thực vật màu xám, xám xanh, xám vàng, bị phong hoá nhẹ, lộ ra trên diện tích khá

rộng ở vùng An Hải, Bắc Thuỷ Nguyên, bề dày trầm tích khoảng 6m

5 Thống Holocene bậc trên – Hệ tầng Thái Bình, Q 2 3 tb

Đây là các thành tạo trẻ được xác định tuổi Holocene muộn Trong khu vực Thái Bình, hệ tầng Thái Bình hiện nay gồm nhiều nguồn gốc thành tạo, phân bố trên diện tích rộng ven biển và ven các con sông lớn, bề dày trầm tích từ 0 ÷ 17m Hệ tầng Thái Bình được chia thành 2 phụ hệ tầng, ranh giới hai phụ hệ tầng này mang tinh chất tương đối:

- Phụ hệ tầng dưới (Q 2 3 tb): gồm trầm tích nguồn gốc biển(mQ23tb1), trầm tích hỗn hợp sông biển (am Q23

tb1)

+ Trầm tích nguồn gốc biển: là các dải cát vùng ven biển có phương gần như song song với bờ biển hiện tại, thành phần thạch học là cuội nhỏ, sỏi cát, bột màu xám nhạt, vàng nâu, cát hạt nhỏ, hạt vừa, độ tròn khá tốt Bề dày trầm tích khoảng 0,62,0m

+ Trầm tích hỗn hợp sông biển: thành phần thạch học là sét bột, bột sét có lẫn hạt mịn màu xám, xám vàng, xám nâu Bề dày trầm tích thay đổi từ 417m

- Phụ hệ tầng trên (Q 2 3 tb 2): gồm các trầm tích có nguồn gốc khác nhau

+ Trầm tích biển hiện đại: (am Q23tb2): đây là các bãi cát ven biển, phân bố từ

Đồ Sơn đến cửa sông Văn Úc và sông Thái Bình, cửa sông Cấm Thành phần thạch học là sét, sét bột màu xám, xám nâu, bột sét màu nâu lẫn cát bị nhiễm mặn Bề dày trầm tích từ 35m

+ Trầm tích nguồn gốc biển gió (mvQ23tb1): phân bố ở vùng Văn Chấn, Đình

Vũ, Thái Ninh Đây là cồn cát do gió, chạy song song với các bờ biển Thành phần thạch học là cát hạt nhỏ, cát hạt vừa nâu xám, xám đen, xám nâu Bề dày trầm tích lớn hơn 2m

+ Trầm tích nguồn gốc sông (a Q23tb2): đây là những hướng trầm tích lòng sông, tướng bãi bồi, phân bố dọc sông Thái Bình, Văn Úc Thành phần thạch học là cát hạt nhỏ đến trung màu nâu, xám, bột sét màu nâu nhạt chứa ốc, sò và tàn tích thực vật Bề dày trầm tích khoảng 14m

2.1.6 Địa chất thủy văn

Thái Bình là bộ phận của tam giác châu thổ sông Hồng, thuộc trầm tích bở rời

Đệ Tứ có nguồn gốc sông - biển hỗn hợp Xét về mặt tổng thể thì trầm tích này có khả năng chứa nước rất lớn, mực nước ngầm nông, dễ khai thác Theo tài liệu nghiên cứu về địa chất và thủy văn, vùng này có sự phân đới thủy địa hóa theo phương nằm ngang và phương thẳng đứng như sau:

Phân đới thủy hóa theo phương nằm ngang:

Phân đới thủy hóa theo phương nằm ngang, lấy sông Trà Lý chảy qua giữa tỉnh làm ranh giới: phía Bắc sông Trà Lý gồm các huyện Hưng Hà, Đông Hưng, Quỳnh Phụ và một số xã thuộc huyện Thái Thụy gần khu vực sông Hóa, nằm trong đới nước ngọt có tổng độ khoáng hóa dao động từ 300-500mg/l Các tầng chứa nước ngọt rất tốt Phía Nam sông Trà Lý bao gồm các huyện Vũ Thư, Kiến Xương, Tiền Hải, phần lớn huyện Thái Thụy và thành phố Thái Bình nằm trong đới nước mặn Các lỗ khoan cho thấy, nước khoan lên có tổng độ khoáng hóa dao động trong khoảng 600-2500mg/l, nước thuộc loại Clorua Natri Do bị nhiễm mặn nên không đạt tiêu chuẩn dùng cho nước sinh hoạt

Phân đới thủy hóa theo phương thẳng đứng:

Phân đới thủy hóa theo phương thẳng đứng từ mặt đất đến độ sâu 140m bao gồm các tầng cách nước và chứa nước sau:

+ Tầng chứa nước nghèo thuộc hệ tầng Thái Bình

+ Tầng cách nước thuộc hệ tầng Hải Hưng II

+ Tầng chứa ít nước thuộc hệ tầng Hải Hưng II

+ Tầng cách nước thuộc hệ tầng Vĩnh Phúc I

+ Tầng chứa nước lỗ hổng thuộc hệ tầng Vĩnh Phúc II

+ Tầng chứa nước trong trầm tích cát - cuội- sỏi hệ Hà Nội

1 Tầng chư ́ a nước Holoxen (qh)

Thành phần chủ yếu của đất đá chứa nước là cát pha , cát hạt nhỏ , phần dưới của tầng có nơi gặp sạn sỏi nhỏ Các thành tạo đất đá này có nguồn gốc trầm tích aluvi hê ̣ tầng Thái Bình Đáy tầng chứa nước là các thành ta ̣o sét, sét pha, bùn sét,… thuô ̣c hê ̣ tầng Hải Hưng Tầng chứa nước Holo xen phân bố rô ̣ng rãi trong khu vực nghiên cứu Đặc tính thủy lực của tầng chứa nước là không có áp hoặc có áp cục bộ yếu Hê ̣ s ố dẫn nước a y = n.103 m2/ng Độ dẫn nước thay đổi từ 20m2/ng đến 790m2/ng, thườ ng đô ̣ dẫn nước thay đổi từ 200 – 400m2/ng Do phân bố gần mặt đất nên chiều sâu mực nước của tầng này thường từ 2 - 4m Kết quả hút nước thí nghiệm trong tầng này cho thấy , phần lớ n tỷ lưu l ượng thay đổi trong khoảng 1 - 3 l/s.m, nhiều trườ ng hơ ̣p lớn hơn 3 l/s.m Nguồn cung cấp chính cho tầng này là

nước mưa, nước sông , hồ Bởi vâ ̣y , đô ̣ng thái mực nước của tầng phu ̣ th uô ̣c khá nhiều vào yếu tố khí tượng thủy văn Kết quả phân tích thành phần hóa ho ̣c của nước trong tầng này cho thấy , hầu hết nước thuô ̣c loa ̣i siêu nha ̣t , không có khả năng

ăn mòn bê tông Kiểu hình hóa ho ̣c của nước là bicacbonat – canxi – magie

2 Tầng chư ́ a nước Pleistoxen trên (qh 2 )

Tầng chứa nước này phân bố dưới tầng chứa nước Holo xen và phía trên tầng chứa nước Pleistoxen dưới (qh1) Thành phần đất đá chứa nước chủ yếu là cát pha , cát hạt vừa, phần dưới hay gă ̣p lẫn sa ̣n , sỏi nhỏ Các thành tạo đất đá có nguồn gốc trầm tích aluvi hê ̣ tầng Vĩnh Phúc Tầng chứa nước này có thể gă ̣p ở hầu hết mo ̣i nơi trong khu vực nghiên cứu Chúng phân bố nông hơn ở khu vực ven rìa và sâu hơn ở khu trung tâm Bề dày tầng chứa nước thay đổi từ 3 - 36m Bề dày trung bình khoảng 12m Đặc tính thủy lực của tầng chứa nước là có áp , hệ số dẫn áp có nơi đạt 5.103 m2/ng Chiều sâu mực áp lực của t ầng chứa nước này ở các khu vực gần sông

là 3 - 4m Kết quả hút nước thí nghiê ̣m trong tầng chứa nước này cho thấy , tỷ lưu lươ ̣ng thay đổi từ 0,8 – 5,35 l/s.m Nguồn cung cấp của tầng chứa nước chủ yếu do nước mưa, nước sông hồ và mô ̣t phần do nước của tầng trên cung cấp Kết quả phân tích thành phần hóa học của nước trong tầng này cho thấy , nước thuô ̣c loa ̣i nha ̣t, đô ̣ tổng khoáng hóa M 0,5g/l Tuy nhiên, chúng có hàm lượng sắt khá cao, từ 2,16 – 17,25mg/l Nướ c hầu như không có khả năng ăn mòn bê tông Kiểu hình hóa ho ̣c chủ yếu của nước là bicacbonat - natri

3 Tầng chư ́ a nước Pleistocene dưới (qh 1 )

Thành phần đất đá chứa nước chủ yếu là cuội , sỏi, sạn có nguồn gốc aluvi - proluvi của hê ̣ tầng Hà Nô ̣i Tuy nhiên trong thành phần đất đá của tầng chứa nước này cũng thường phát triển cả các trầm tích sét , sét pha , làm cho khả năng chứa nước của tầng không đồng nhất Bề dày tầng chứa nước có thể thay đổi từ vài ba mét đến trên 40m Mực áp lực của tầng chứa nước có nhiều thay đổi Trong những năm trước đây , chiều sâu mực áp lực thường từ 2 - 4m Ngày nay , do hoa ̣t đô ̣ng khai thác nước dưới đất ngày càng phát triển, chiều sâu mực áp lực ha ̣ thấp dần theo thời gian Các kết quả nghiên cứu cho thấy , nguồn cung cấp nước chính cho tầng

chứa nước này là từ phía Bắc , sông Hồng và từ các tầng chứa nước phía trên t hấm xuống Tầng chứa nước này có đô ̣ phong phú nước cao Kết quả phân tích thành phần hóa ho ̣c của nước trong tầng cho thấy , nước chủ yếu thuô ̣c loa ̣i nhạt , trong thành phần chứa rất nhiều sắt Kiểu hình hóa ho ̣c chủ yếu củ a nước là bicacbonat canxi, bicacbonat sunphat canxi Đây là tầng chứa nước phong phú nhất đang đươ ̣c khai thác để phu ̣c vu ̣ cho ăn uống, sinh hoa ̣t ta ̣i Thái bình

2.2 Điều kiện ĐCCT đoạn tuyến từ Km42+600 đến Km52+000 thuộc QL39 2.2.1 Địa hình – địa mạo

Đoạn tuyến từ km42+600 đến km52+000 nối Triều Dương với Diêm Điền của quốc lộ 39 nằm trong vùng đồng bằng rộng lớn có địa hình bằng phẳng, với độ cao khoảng 1,5 đến 4,0m Mạng lưới sông ngòi trong vùng rất phát triển Đây là nguyên nhân chính gây nên sự phân cắt liên tục của địa hình trong khu vực khảo sát Phủ lên kiểu địa hình này là các trầm tích trẻ có tuổi Đệ Tứ (Q) với thành phần chính là cát, sét, bụi có tính dẻo thấp đến cao, chiều dày đến vài chục mét Cao độ mặt đường thiết kế là 3,0m Với đặc điểm địa hình địa mạo như trên nhìn chung tạo thuận lợi cho quá trình giải phóng mặt bằng và tổ chức thi công

2.2.2 Địa tầng và tính chất cơ lý

Căn cứ vào kết quả công tác khảo sát gồm khoan, thí nghiệm SPT, thí nghiệm CPTU và thí nghiệm trong phòng, địa tầng khu vực xây dựng được phân chia thành các lớp như sau:

Lớp E: đất đắp: sét pha, cát pha màu nâu vàng, lẫn gạch, đá

Lớp 1: sét pha màu xám nâu, trạng thái dẻo chảy

Lớp 2: sét màu xám nâu, trạng thái dẻo cứng

Lớp 3: cát hạt nhỏ kẹp sét màu xám đen, trạng thái chặt vừa

Lớp 4: sét pha màu xám nâu, trạng thái dẻo mềm

Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất được phân tích chi tiết dưới đây:

Lớp E: đất đắp: sét pha, cát pha màu nâu vàng, lẫn gạch, đá

Lớp này có diện phân bố khá rộng, gặp trên toàn bộ bề mặt khu vực khảo sát với bề dày lớp thay đổi từ 0,22m (HK2) đến 1,8m (HK10), cao độ đáy lớp biến đổi

từ 0,17m (HK13) đến 1,02m (HK1)

Đây là lớp đất có thành phần không đồng nhất, bề dày tương đối mỏng, ít có ý nghĩa về mặt địa chất công trình, khi xây dựng thường bóc bỏ hoặc bóc bỏ một phần

Lớp 1: sét pha màu xám nâu, trạng thái dẻo chảy

Lớp có diện phân bố rộng, gặp trong các hố khoan khảo sát từ Km42+600 đến Km50+105,745 với bề dày thay đổi từ 2,0m (BH34) đến 6,6m (HK11) Cao độ đáy lớp biến đổi từ -1,27m (BH34) đến -6,33m (HK11)

Thành phần chính của lớp đất này là sét pha màu nâu xám, trạng thái dẻo chảy Tại lớp đã tiến hành lấy 13 mẫu và tiến hành thí nghiệm 08 mẫu Kết quả thí nghiệm được thể hiện ở bảng 3.1

15 Thí nghiệm nén cố kết

Hệ số cố kết x10-3 cm2/s Cv cm

Lớp 2: sét màu xám nâu, trạng thái dẻo cứng

Lớp có diện phân bố khá rộng, gặp trong các hố khoan khảo sát từ Km42+000 đến Km44+258.850; từ Km46+720 đến Km49+362 và từ Km50+105.745 đến Km52+000 với bề dày lớp thay đổi từ 2,1m (HK3) đến 6,5m (HK13) Cao độ đáy lớp biến đổi từ -3,67m (HK14) đến -10m(BH36)

Thành phần chính của lớp đất này là sét màu xám nâu, trạng thái dẻo cứng Tại lớp đã tiến hành lấy 19 mẫu và tiến hành thí nghiệm 18 mẫu Kết quả thí nghiệm đƣợc thể hiện ở bảng 3.2

2

/s 0,810

Chỉ số nở Cr 0,052

Áp lực tiền cố

Lớp 3: cát hạt nhỏ kẹp sét màu xám đen, trạng thái chặt vừa

Lớp có diện phân bố khá rộng, gặp trong các hố khoan khảo sát từ Km44+258.850 đến Km46+720 và từ Km49+362 đến Km50+105.745 với bề dày lớp thay đổi từ 1,5m (HK5) đến trên 11,45m (BH37); cao độ đáy lớp biến đổi từ -5,46m (HK5) đến dưới -15,23m Tại hố khoan BH37 và HK11 vẫn chưa khoan hết lớp này Kết quả thí nghiệm SPT cho giá trị trung bình là 17

Thành phần chính của lớp đất này là cát hạt nhỏ kẹp sét màu xám đen, trạng thái chặt vừa Trong lớp đã tiến hành 16 mẫu và tiến hành thí nghiệm 14 mẫu Kết quả thí nghiệm được thể hiện ở bảng 3.3

Lớp 4: sét pha màu xám nâu, trạng thái dẻo mềm

Lớp này gặp trong các hố khoan khảo sát từ Km42+600 đến Km49+362 và từ Km50+105.745 đến Km52+000 Bề dày của lớp chƣa xác định vì kết thúc hố khoan vẫn đang nằm trong tầng này Cao độ mặt lớp biến đổi từ -3,67m (HK14) -10m (BH36)

Thành phần chính của lớp đất này là sét pha màu nâu xám, trạng thái dẻo mềm Trong lớp đã tiến hành lấy 55 mẫu và tiến hành thí nghiệm 38 mẫu Kết quả thí nghiệm đƣợc thể hiện ở bảng 3.4

độ sâu từ 0,8-1,4m Đây là nước chứa trong lớp đất lấp, được nước thải sinh hoạt, nước mưa cung cấp và phụ thuộc theo mùa Theo điều kiên địa tầng các lớp đất, lớp

3 là lớp cát hạt nhỏ có khả năng chứa nước, ngay bên dưới là lớp sét dẻo cứng Đặc điểm này cần chú ý khi tiến hành xử lý nền đất yếu

CHƯƠNG III PHÂN CHIA CẤU TRÚC NỀN ĐOẠN TUYẾN NGHIÊN CỨU

3.1 Cơ sở phân chia cấu trúc đất nền

Để phân chia cấu trúc nền đất yếu, cần phải dựa vào các yếu tố sau:

- Thông số kỹ thuật công trình: các yếu tố này đóng vai trò quan trọng trong việc lựa chọn giải pháp xử lý nền

- Sự có mặt đất yếu, chiều dày, phân bố và quan hệ không gian với các lớp đất khác: yếu tố này đóng vai trò quan trọng nhất trong phân chia cấu trúc đất nền

- Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất, đặc biệt là lớp đất yếu: yếu tố này đóng vai trò quan trọng trong phân chia cấu trúc nền cũng như lựa chọn giải pháp móng và xử lý nền thích hợp

- Mực nước, thành phần hóa học của nước và động thái của chúng: yếu tố này

sử dụng để xử lý nền đất yếu

1 Các thông số kỹ thuật công trình

- Loại công trình: yếu tố này quyết định đến chiều sâu và phạm vi xử lý nền đồng thời cũng quyết định đến giải pháp xử lý nền Với công trình có mặt bằng xử

lý rộng phải chú ý đến khả năng chống trượt Công trình có lớp đất đắp lớn, chiều sâu xử lý nền phải lớn để đảm bảo khả năng mang tải của cấu trúc nền và đảm bảo khả năng chống trượt Trong trường hợp những công trình quan trọng phải chú ý đến cả giải pháp móng

- Chiều sâu vùng ảnh hưởng: Cũng như loại công trình thì chiều sâu vùng ảnh hưởng của công trình cũng có ý nghĩa quan trọng đến giải pháp móng cũng như biện pháp xử lý nền

Đối với quốc lộ 39, đoạn km42+600 đến km52+000 tải trọng phân bố tương đối đều trên toàn tuyến nên trong phân chia cấu trúc nền đất yếu, yếu tố này ảnh hưởng không nhiều

2 Sự có mặt đất yếu, chiều dày, phân bố và quan hệ không gian với các lớp đất khác